由蒙皮和长桁组装而成的壁板是飞机上广泛应用的结构。壁板装配过程主要包括预连接和钻铆两个阶段。预连接是蒙皮与长桁在型架上通过一定数量的紧固件进行的固定连接。在预连接阶段,由于受到零件制造误差等因素的影响,定位夹紧后的蒙皮与长桁之间仍存在较大的初始间隙,会直接影响后续壁板钻铆质量。预连接有两个作用:确定零件之间的相对位置关系和减小壁板初始间隙以满足后续钻铆条件。预连接处的紧固件在壁板钻钟完后需要拆卸,并进行补铆。目前预连接工艺制定完全依靠工人经验,预连接点数量、位置及顺序因人而异,导致壁板间隙抑制效果差、手工操作工作量大。理论上,采用三维有限元法可合理制定预连接工艺,但由于壁板预连接点及其候选点数量大,导致计算耗时,难以适应工程应用。为了解决上述问题,本文面向壁板间隙在预连接力作用下的抑制及流动机理,将壁板划分为若干个单元,从"基于单架次壁板间隙的单元预连接工艺快速优化"到"基于间隙统计法的单元预连接工艺快速优化"再到"单元之间间隙流动引起的工艺关联" 3个层面上研究壁板预连接工艺优化方法,为提高预连接质量和效率提供解决方法。具体研究内容包括:在综述国内外壁板装配技术发展现状的基础上,研究壁板装配中的自动钻铆技术,指出预连接是实现壁板稳定钻铆、保证钻铆质量的技术难点之一。通过解析预连接装配流程,揭示壁板初始间隙产生原因及其对钻铆产生的不利影响。在预连接过程中,蒙皮和长桁的尺寸大、刚度弱、受力易变形、力学作用机理复杂,传统预连接工艺经常保守地采用冗余数量的预连接点,导致预连接工作量大和综合成本高。为了合理地确定预连接点数量、位置及顺序,研究壁板间隙在预连接力作用下的变化规律,提出一种面向壁板间隙抑制及流动机理的预连接工艺研究框架。依据人工经验制定的预连接工艺存在参数各异、壁板间隙抑制效果难以预测等缺陷;采用三维有限元法制定预连接工艺,存在工艺组合数庞大、计算耗时等问题。为了解决上述问题,应用装配单元划分方法和圣维南原理,将壁板划分为若干个单元,运用关键点刚度等效壁板的整体刚度,考虑预连接过程中壁板刚度变化,提出一种有效抑制壁板间隙的单元预连接工艺快速优化方法。提出的方法可解决单架次壁板单元预连接工艺制定问题,但随着飞机生产架次的增加,对每架次壁板进行间隙测量及工艺制定,难以适应实际生产中高效装配的需求。同时,由于不同架次壁板的制造误差与定位误差等存在差异,导致壁板初始间隙分布不相同及所对应的预连接工艺不一致。针对上述问题,在单架次壁板预连接工艺优化的基础上,考虑壁板初始间隙分布的差异性,提出一种可为多架次壁板单元制定统一预连接工艺的方法。首先运用随机Bezier曲线和样本推断总体法,快速计算预连接后随机残余间隙;然后基于工艺评价准则和约束条件,建立一种基于间隙统计法的单元预连接工艺快速优化方法。设计实例对提出的两种方法进行验证,结果表明:(1)提出的两种方法可分别满足壁板预连接的小样本和大样本情况,不仅节省了大量计算时间,而且使壁板的预连接点数量大幅减少;(2)应用基于间隙统计法的预连接工艺优化方法不但为多架次壁板单元建立了统一的预连接工艺,而且节省了大量间隙测量工作量。单元预连接工艺可有效抑制壁板局部间隙,但面向整块壁板的预连接工艺,还必需从全局考虑壁板间隙在单元之间流动而引起的工艺关联问题。为了从总体上抑制壁板间隙、避免局部单元残余间隙过大而造成壁板皱曲,本文在单元预连接工艺优化的基础上进一步考虑单元之间的间隙流动,提出一种面向整块壁板的预连接工艺方法。首先以壁板间隙没有残留于内部为目标,以单元之间的间隙流动为约束,构建单元之间工艺关联模型;然后建立单元内部工艺模型,优化单元内部预连接点数量、位置及顺序;最后基于上述两个模型和约束条件,建立一种同时考虑单元之间顺序和单元内部工艺的壁板预连接工艺方法。通过计算实例验证提出的方法的有效性,计算结果表明:(1)当前单元的预连接作用会导致邻近单元的初始间隙小幅增加,但不会直接影响到其余单元的初始间隙;(2)由于考虑了单元之间间隙流动,提出的方法可以解决单元之间预连接顺序和邻近单元受当前单元预连接影响后的工艺制定问题。最后总结全文研究工作,展望值得进一步研究的内容。